冲击性能试验防回弹装置和方法与流程

落球试验用于测试诸如聚合薄片的目标材料的冲击性能。取决于薄片的预期用途的，必须满足某个标准规范。例如ECE法规43规定车辆中使用的有机玻璃的冲击强度的标准。ECE法规43附录3阐述满足标准所需要的试验条件。

规定尺寸和重量的跌落试验物体从预先确定的高度落下并且被允许冲击试验件或目标。要求物体仅可以碰撞试验样品一次。在大多数情况下，如果物体没有穿透试验样品，则物体将在空中向上弹回并且再次落下第二次碰撞样品。这将会持续直至所有能量被试验样品吸收。第一次冲击之后的对试验样品的冲击(回弹冲击)不被允许。因此，需要用于防止二次冲击或回弹冲击的装置和方法。

诸如ECE法规43的试验方法包括使球从指定高度自由落下的方法。为了防止回弹冲击，绳索可以附接至球，在球从试验样品回弹时该球可以被紧紧拉住(经由滑轮)。这个方案不是有效的，这是因为球在下落过程中由于重量和与绳索的相互作用而会旋转。此外，因为存在操作绳索的人，所以可能会有人为误差。

用于试验的另一个方法是投射物体以产生相当于从指定高度自由下落所获得的速度。然而，这些方法(“自由落体(drop towers)”)需要复杂的制动系统和复杂的部件，诸如传感器和其他电子设备。因而，这些方法过于复杂、昂贵并且需要过度的保养维修。

因此，仍然需要在满足诸如ECE法规43的相关要求的同时，高效、便宜并且易于使用的跌落试验装置和方法。

技术实现要素：

用于测量目标材料的冲击性能的装置包括中空结构，该中空结构包括位于目标上方的出口端。中空结构的尺寸设定为允许跌落试验物体穿过出口端的自由运动。触发器邻近于出口端并且保持构件邻近于出口端并耦接至中空结构。保持构件被配置为在激活触发器时将跌落试验物体保持在中空结构中。

用于进行对目标材料的冲击强度试验的方法包括引导跌落试验物体在与目标相距一预定距离处穿过中空结构。允许跌落试验物体从目标回弹并再进入中空结构的出口端。防止跌落试验物体再次离开中空结构的出口端。当跌落试验物体再进入出口端时激活触发器。触发器激活保持构件以防止跌落试验物体离开出口端。

用于进行对目标材料的冲击强度试验的方法包括：引导跌落试验物体朝向目标穿过中空结构；冲击目标；以及通过将跌落试验物体收集在中空结构内来防止跌落试验物体对目标的回弹冲击。

通过以下附图和详细描述举例说明上面描述的和其它特征。

附图说明

现在参照附图，这些附图是示例性实施方式，并且在附图中相似元件编号相同。

图1是冲击性能试验装置的截面前视图。

图2是冲击性能试验装置的截面前视图。

图3是在冲击性能试验装置中使用的示例性中空构件的截面图。

图4是冲击性能试验装置的前视图。

图5是冲击性能试验装置的截面前视图。

具体实施方式

在这里公开的是跌落试验装置和使用该跌落试验装置的方法。在这里描述的跌落试验装置允许试验物体从目标或试验表面回弹并再进入装置，在该装置中该试验物体由保持构件保持以防止对试验表面的回弹冲击。该保持构件由落回到装置中的球的回弹触发。可以相信在这里获得的有利结果(例如，在冲击性能试验过程中防止回弹冲击的可重复的、经济合算的且有效的方法)可以通过以下方式实现，即，使跌落试验物体落下穿过中空结构并且在跌落试验物体从试验件回弹并再进入中空结构之后使用被触发的保持构件将跌落试验物体保持在中空结构内。

取决于产品的预期用途，跌落试验标准由特定管理机构建立。例如，跌落试验可以要求冲击物体具有特定质量和/或尺寸并且还可以要求冲击物体从预定高度落下以冲击目标材料或试验件。ECE法规43管理对于车辆中使用的有机玻璃的机械强度的试验要求，并且通过引证结合在本文中。

试验件或目标通过支撑件保持在位。例如，支撑件可以满足ECE法规43，该条例要求钢框架的支撑固定装置具有15毫米(mm)宽的机械加工边框(borders，边界)，一个框架配合在另一框架上且面对约3mm厚、15mm宽且50国际橡胶硬度标度(IRHD)的硬度的橡胶垫片。下框架搁置在约150mm高的钢盒上。试验件或目标由上框架保持在位，该上框架的质量是约3千克(kg)。支撑框架被焊接到搁置在地板上的约12mm厚的钢片上，其中插入的橡胶片为约3mm厚的且50IRHD硬度。

取决于试验要求，跌落试验物体可具有任何尺寸、形状和/或质量。例如，根据ECE法规43，跌落试验物体可以是具有227±2克(g)的质量和大约38mm的直径的硬质钢球(球体)。

目标或试验件可以是取决于相关的试验程序的要求的任何尺寸。例如，根据ECE法规43，目标可以是边长300mm的平坦正方形或者可以从弯曲件的最平部分切割。

跌落试验装置可以包括在两端处均敞开的中空结构。该结构可以包括设置为使得跌落试验球可以在该结构内配合并自由移动的任何截面形状。例如，该结构可以是管子(例如，圆形截面)。中空结构的出口端的直径可以比中空结构的其他部分更大，以促进跌落试验球在冲击目标之后再进入管子。

触发器可以在中空结构的出口端处耦接至该结构。例如，触发器可以可移除的或固定地附接至该结构。触发器可以在跌落试验物体再进入中空结构的出口端时被激活。例如，由跌落试验物体的再进入所引起的振动可以使得触发器(例如，机械触发器)移动。触发器可以包括光传感器、激光、超声波触发器、霍尔效应传感器、磁体、振动传感器以及它们的组合。

触发器激活保持构件，该保持构件防止跌落试验物体离开中空结构。保持构件可以包括由触发器激活的磁体以将磁性试验物体保持在中空结构内。保持构件可以包括致动器，诸如预载弹簧，该致动器可以将止挡件移动为至少部分地覆盖中空结构的出口端并防止跌落试验球第二次撞击目标(例如，回弹冲击)。止挡表面可以用于定位止挡件并且防止止挡件移动到不足以防止跌落试验球逃离中空结构的位置。例如，机械触发器可以放置在止挡件与中空结构的出口端之间。当跌落试验物体再进入中空结构时，由再进入所引起的振动可以移动机械触发器，从而允许预载弹簧将止挡件移动横过中空结构的出口端的一部分。因此，跌落试验物体可被保持在中空结构内并且防止跌落试验物体再次冲击目标(回弹冲击)。

中空结构、致动器、触发器、止挡件和止挡表面可以包括各种材料，包括但不限于金属材料、陶瓷、复合材料、聚合材料和/或它们的组合。

通过参照附图，可以获得本文中公开的部件、方法以及装置的更全面理解。这些图(在本文中也称为“图(FIG.)”)仅是基于方便和易于示出本公开的示意图，因此并非旨在指示其器件或部件的相对大小和尺寸和/或定义或限制示例性实施方式的范围。尽管为了清楚起见，在以下的描述中使用了特定术语，但这些术语仅用来指代附图中选择用于说明实施方式的特定结构，而并非用来限定或限制该公开的范围。在附图和以下的随后描述中，应该理解的是，相同的数字标号是指相同功能的部件。

如图1所示，中空结构1可以位于目标20上方的距离H处。取决于要求的试验条件，H可以通过竖直调节中空结构1的出口端12的位置来改变。竖直调节可以通过经由将中空结构1保持在位的支撑件22升高或降低中空结构1来实现。可替换地，竖直调节可以通过降低目标20来实现。中空结构1可以被配置成在垂直于目标20的+/-3^o以内的方向上引导跌落试验物体7。如图1所示，跌落试验物体7包括球面或球形形状。中空结构1可以具有适应跌落试验物体7的自由下落的任何截面几何形状和大小。例如，中空结构的最小直径可以至少比跌落试验物体7的直径大约5％。中空结构的最小直径可以至少比跌落试验球7的直径大约10％。

中空结构1可以包括入口端11和出口端12。释放构件17可以耦接至入口端11并且可以是固定的或可移动的。释放构件17具有足够的强度以保持跌落试验物体7直至进行试验。释放构件17可以从基本阻挡入口端11的位置移动到允许跌落试验物体7穿过中空结构1的位置。释放构件可以是磁体、止挡件或者能够将跌落试验物体7保持在预定位置的任何结构。中空结构1可以包括一个或多个装载窗口15，该装载窗口可以布置在沿着中空结构1的轴线的各个点处。在操作中，跌落试验物体7可以通过装载窗口15插入并允许跌落试验物体朝向目标20穿过中空结构1的剩余部分。

保持构件2可以耦接至中空结构1。保持构件2可以包括一个或多个磁体，该磁体被配置成在由触发器6激活时将磁性跌落试验物体7保持在中空结构1内。如图2所示，保持构件2可以包括致动器4和止挡件5。如图4和图5所示，致动器4可以包括预载弹簧。保持构件2可以是机械的(例如，没有电气或磁性的部件)。致动器4可以包括气压/液压缸、电致动器以及类似装置。

如图3所示，中空结构1在出口端12处可以包括较大的直径以便于跌落试验球7在冲击目标20之后再进入出口端。例如，出口端12的直径D2可以至少比入口端11的直径D1大约25％。出口端12的直径D2可以至少比入口端11的直径D2大约50％。

取决于试验要求，跌落试验物体7可具有任何尺寸、形状和/或质量。例如，跌落试验球可以是硬质钢球(球体)，其具有227g的质量和约38mm的直径。

目标20可以包括满足相关的试验标准的任何材料和尺寸。例如，目标20可以是聚碳酸酯的300mm乘300mm的扁平件。目标20可以以任何合适的方式被支撑。例如，目标20可以如ECE法规43中所阐述的被支撑。

触发器6可以耦接至中空结构1。在跌落试验物体7冲击目标20并再进入中空结构1的出口端之后，触发器6可以激活致动器4以将止挡件5移动至关闭位置。例如，触发器6可以包括将致动器4保持在预载位置中的表面。在跌落试验物体再进入出口端12时，由再进入所引起的振动会使得触发器6移动到致动器4能够自由移动的位置并且将止挡件5定位成至少部分地阻挡出口端12。止挡件5可以冲击止挡表面3以将止挡件5定位在期望位置，其至少部分地阻挡出口端12并防止跌落试验物体第二次冲击目标20(例如，回弹冲击)。触发器6还可以包括光传感器、激光器、超声波装置、霍尔效应传感器、磁体、振动传感器、机械装置以及它们的组合。因此，触发器6可以将电信号发送至保持构件2以通过致动器4和止挡件5或其他可用装置(诸如一个或多个磁体)的使用来开始保持跌落试验物体。止挡表面3可以耦接至中空结构1的外表面。

如图5所示，止挡件5可以完全阻挡中空结构1的出口端。止挡件5可以部分地阻挡中空结构1的出口端。例如，止挡件5可以覆盖防止跌落试验球7离开出口端12的出口端12的最少量。止挡件5可以覆盖出口端12的截面面积的至少25％。止挡件5可以覆盖出口端12的截面面积的至少50％。止挡件5可以包括任何几何形状并且可以与出口端12的截面形状相同。可替换地，止挡件5可以包括与出口端12的截面不同的形状。

在操作中，跌落试验物体7下落穿过中空结构1并冲击目标20。跌落试验物体7从目标20回弹并穿过出口端20再进入中空结构1。触发器6通过跌落试验物体7的再进入而被激活并激活保持构件2。触发器6可以是机械的、磁性的或电的。例如，触发器6可以包括光传感器、激光器、超声波装置、霍尔效应传感器、磁体、振动传感器、机械装置以及它们的组合。如图5和图6所示，保持构件2可以包括致动器4和止挡件5。致动器4可以是通过触发器6保持在位的预载弹簧并且被允许在跌落试验物体7使得触发器6移动到其不再抑制致动器4的位置时移动。例如，在跌落试验物体7从目标20回弹之后再进入中空结构1时，触发器6会由于跌落试验物体7冲击中空结构1的内表面的振动而释放致动器4。触发器6还可以将信号发送至致动器4以促使止挡件5移动。致动器4可以耦接至止挡件5，该止挡件可以由致动器4移动直至其冲击止挡表面3并阻挡出口端12的至少一部分，从而防止跌落试验球7第二次冲击目标20。在跌落试验球7到达其在中空结构1内的最高点时，该跌落试验球其再次下落直至其碰撞止挡件5。

实例

实例1：

应理解材料和方法不限于本文中公开的和实例中使用的那些材料和方法。

如以上描述的与图4和图5相关的跌落试验装置包括300cm长的金属管，该金属管设置有与目标相距10cm的底表面。目标包括4mm厚的聚碳酸酯薄片并且根据ECE法规43被支撑。试验条件满足ECE法规43中所阐述的标准。成功完成具有38mm的直径的227g的钢球的总共40次下落，而不存在回弹冲击或跌落试验装置的任何部件的故障。

以下阐述本文中公开的连接件的一些实施方式以及制造连接件的方法。

实施方式1：一种用于测量目标材料的冲击性能的装置包括：中空结构，包括位于目标上方的出口端；其中，中空结构的尺寸设定为允许跌落试验物体穿过出口端的自由运动；触发器，邻近于出口端；保持构件，邻近于出口端并且耦接至中空结构；并且其中，保持构件被配置为在激活触发器时将跌落试验物体保持在中空结构中。

实施方式2：一种用于测量目标材料的冲击性能的装置包括：中空结构，包括位于目标上方的出口端；其中，中空结构的尺寸设定为允许跌落试验物体穿过出口端的自由运动；触发器，邻近于出口端；以及保持构件，邻近于出口端并且耦接至中空结构；并且其中，在激活触发器时，保持构件将跌落试验物体保持在中空结构中。

实施方式3：根据前述实施方式中任一项的装置，其中，保持构件包括耦接至止挡件的致动器。

实施方式4：根据实施方式3的装置，还包括止挡表面，该止挡表面被配置成将止挡件定位成横过出口端的一部分。

实施方式5：根据实施方式3-4中任一项的装置，其中，止挡件被配置为关闭出口端的至少一部分。

实施方式6：根据实施方式3-5中任一项的装置，其中，致动器包括弹簧机构、气压缸、液压缸或包括上述中的至少一个的组合。

实施方式7：根据前述实施方式中任一项的装置，其中，触发器包括光传感器、激光器、超声波装置、霍尔效应传感器、磁体、振动传感器、机械装置或包括上述中的至少一个的组合。

实施方式8：根据前述实施方式中任一项的装置，其中，保持构件是磁体并且跌落试验球是磁性的。

实施方式9：根据前述实施方式中任一项的装置，还包括释放构件，该释放构件被配置成将跌落试验物体保持在预定高度处。

实施方式10：根据前述实施方式中任一项的装置，其中，中空结构还包括在沿着中空结构的预定高度处的装载窗口。

实施方式11：根据前述实施方式中任一项的装置，还包括耦接至中空结构的可调节的支撑件。

实施方式12：根据前述实施方式中任一项的装置，其中，中空结构的截面面积在出口端处最大。

实施方式13：根据前述实施方式中任一项的装置，其中，跌落试验物体满足ECE法规43中所阐述的标准。

实施方式14：根据前述实施方式中任一项的装置，其中，中空结构被配置为在垂直于目标的+/-3°以内的方向上引导跌落试验物体。

实施方式15：一种使用前述实施方式中任一项的装置进行对目标材料的冲击强度试验的方法，该方法包括：引导跌落试验物体在与目标相距预定距离处穿过中空结构；允许跌落试验物体从目标回弹并且再进入中空结构的出口端；防止跌落试验物体再次离开中空结构的出口端；其中，当跌落试验物体再进入出口端时激活触发器；并且其中，触发器激活保持构件以防止跌落试验物体离开出口端。

实施方式16：根据实施方式15的方法，其中，保持构件包括耦接至止挡件的致动器。

实施方式17：根据实施方式16的方法，其中，致动器包括弹簧机构、气压缸、液压缸以及它们的组合。

实施方式18：根据实施方式15-17中任一项的方法，其中，触发器包括光传感器、激光器、超声波装置、霍尔效应传感器、磁体、振动传感器、机械装置以及它们的组合。

实施方式19：根据实施方式16-18中任一项的方法，其中，止挡件在由触发器激活时关闭出口端的至少一部分。

实施方式20：根据实施方式15-19中的任一项所述的方法，其中，保持构件是磁体。

实施方式21：根据实施方式15-20中任一项的方法，其中，引导跌落试验物体包括移动释放构件以允许跌落试验物体移动。

实施方式22：根据实施方式15-21中任一项的方法，其中，引导跌落试验物体包括将跌落试验物体装载至装载窗口中。

实施方式23：根据实施方式15-22中任一项的方法，其中，跌落试验物体满足ECE法规43中所阐述的标准。

实施方式24：根据实施方式15-23中任一项的方法，其中，中空结构被配置为在垂直于目标的+/-3°以内的方向上引导跌落试验物体。

实施方式25：一种用于进行对目标材料的冲击强度试验的方法包括：引导跌落试验物体朝向目标穿过中空结构；以及冲击目标，从而通过将跌落试验物体收集在中空结构内来防止跌落试验物体对目标的回弹冲击。

实施方式26：根据实施方式25的方法，其中，收集跌落试验物体包括防止跌落试验物体离开中空结构的触发器和保持构件。

实施方式27：根据实施方式26的方法，其中，保持构件包括耦接至止挡件的致动器。

实施方式28：根据实施方式27的方法，其中，致动器包括弹簧机构、气压缸、液压缸以及它们的组合。

实施方式29：根据实施方式25-27中任一项的方法，其中，触发器包括光传感器、激光器、超声波装置、霍尔效应传感器、磁体、振动传感器、机械装置以及它们的组合。

实施方式30：根据实施方式26的方法，其中，止挡件在由触发器激活时关闭出口端的至少一部分。

实施方式31：根据实施方式25-30中任一项的方法，其中，保持构件是磁体。

一般地，本发明可替代地包括(include)、包括(comprise)、包含(consist of)或基本上包含(consist essentially of)本文中公开的任何适当的部件。本发明可以另外或可替代地配制为完全没有、基本上不含现有技术的组合物中所用的或者另外实现本发明的功能和/或目的不必要的任何部件、材料、成分、佐剂或物质。

本文中公开的所有范围包括端点，并且端点可彼此独立地组合(例如，“高达25wt％，或更具体地，5wt％至20wt％”的范围，包括端点和范围“5wt％至25wt％”的所有中间值等)。“组合物”包括共混物、混合物、合金、反应产物等。此外，本文中的术语“第一”、“第二”等在这里不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于表示一个元件有别于另一个。术语“一个(a)”和“这个(an)”和“该(the)”在本文中不表示数量限制，而应被解释为既包括单数也包括复数，除非本文中另有指示或明显与上下文相矛盾。如本文使用的后缀“(s)”旨在包括所修饰的词语的单数和复数两者，从而包括该术语中的一个或者多个(例如，薄膜(film(s))包括一个或者多个薄膜)。在整个说明书中的参考“一种实施方式”、“另一个实施方式”、“一个实施方式”等，指与实施方式有关所描述的特别要素(例如，特征、结构、和/或特性)包括本文中所描述的至少一个实施方式，并且可以或不可以存在于其它实施方式中。此外，理解到，所描述的元件在不同的实施例中可以任何适合的方式组合。如本文中使用的，ECE法规43指的是2014年4月1日生效的特定条例。

尽管已经描述了具体的实施方式，但申请人或本领域其他技术人员可以想到目前无法预料的或者可能无法预料的替代、修改、改变、改进和实质等效物。因此，提交的所附权利要求和修改的权利要求旨在包括所有这些代替物、修改变化、改进和实质等同物。

我/我们要求：